Question

6．钪为稀土元素，称为“光明之子”，新型钪钠灯充入卤化钪用于照明．
Ⅰ．用Ⅰ₁、Ⅰ₂、Ⅰ₃、Ⅰ₄表示钪的电离能，其数据如图1．
（1）与钪同周期且含有相同未成对电子数的非金属元素为Br（填元素符号）．
（2）$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$＜$\frac{{I}_{4}}{{I}_{3}}$（填“＞”或“＜”）．
（3）氯化钠晶体熔点高于氯化钾，其原因为钠离子半径小于钾离子，氯化钠晶格能大于氯化钾，所以氯化钠熔点高．
Ⅱ．提钪工艺中常用草酸法精制，草酸钪络盐的热重数据如下表：

草酸钪络盐	温度区间（K）	质量（g）
Sc2（C2O4）3•6H2O	298	0.462
	383～423	0.372
	463～508	0.354
	583～873	0.138

（4）H₂O分子中O原子提供sp³杂化轨道形成H-O σ键．
（5）按草酸钪络盐失水时所克服的作用力大小不同，Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O中的水分子可以分为2种．
（6）Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O从583K加热到873K，断裂的化学键类型为离子键、共价键．

Answer 1

分析 （1）根据钪的原子序数及基态原子核外电子排布式判断其未成对电子数，再判断与钪同周期且含有相同未成对电子数的非金属元素；
（2）离子晶体熔沸点高低取决于离子键的强弱，离子键强弱与阴阳离子半径和大小有关；
（3）氯化钠和氯化钾晶体都属于离子晶体，二者的阴离子相同，而钠离子半径小于钾离子，则氯化钠的晶格能大于氯化钾；
（4）水分子的中心原子O形成了两个O-H键，还存在2对孤对电子，则杂化方式为sp³杂化；
（5）根据表中数据计算出各温度段发生质量变化的原因，从而得出Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O中的水分子种类；
（6）Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O从583K加热到873K，断裂的化学键由草酸根离子与钪离子之间的离子键及草酸根离子中的共价键．

解答 解：（1）钪为21号元素，基态原子核外电子排布式为：1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²，位于第四周期ⅢB族，其未成对电子数为1，在第四周期中，未成对电子数为1的非金属元素为Br，
故答案为：Br；
（2）根据图1可知，钪的电离能Ⅰ₁、Ⅰ₂、Ⅰ₃变化较小，而到Ⅰ₄时变化较大，所以$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$的比值小于$\frac{{I}_{4}}{{I}_{3}}$，
故答案为：＜；
（3）钠离子与钾离子带电荷相同，钠离子半径小与钾离子半径，作用力大，离子键强，所以熔点要更高，
故答案为：钠离子半径小于钾离子，氯化钠晶格能大于氯化钾，所以氯化钠熔点高；
（4）H₂O分子中的中心原子O原子形成了2个氧氢键，还存在两个孤电子对，所以O原子采用sp³杂化，即：H₂O分子中O原子提供sp³杂化轨道形成H-O σ键
故答案为：sp³杂化；
（5）0.462g Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O的物质的量为：$\frac{0.462g}{462g/mol}$=0.001mol，383～423K时失去水的物质的量为：$\frac{0.462g-0.372g}{18g/mol}$=0.005mol，失去水的数目为：$\frac{0.005mol}{0.001}$=5；463～508K时失去水的物质的量为：$\frac{0.372g-0.354g}{18g/mol}$=0.001mol，失去水的数目为：$\frac{0.001mol}{0.001mol}$=1，此时 Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O中的水完全失去，最后生成的物质为0.1molSc₂O₃，质量为：138g/mol×0.001mol=0.138g，与题中数据吻合，所以Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O中的水分子可以分为2种，
故答案为：2；
（6）根据（5）的计算可知，Sc₂（C₂O₄）₃•6H₂O从583K加热到873K，断裂的化学键有：草酸根离子与钪离子之间的离子键及草酸根离子中的共价键，
故答案为：离子键、共价键．

点评 本题考查了位置、结构与性质关系的应用，题目难度中等，涉及元素周期律与周期表的应用、化学键类型及杂化方式等知识，注意熟练掌握原子结构与元素周期律、元素周期律的关系，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生灵活应用基础知识的能力．